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Se realiza el análisis estructural de un edificio cuya ubicación está en Buenos Aires, en la Provincia del Santa, en el Departamento de Ancash, por lo que se encuentra en una zona sísmica 4.
Tipo: Ejercicios
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Sistema Dual I.2. NÚMERO DE PISOS 3 pisos I.3. UBICACIÓN Urbanización Buenos Aires Distrito Nuevo Chimbote Provincia Santa Departamento Áncash Región Costa I.4. ZONIFICACIÓN La ubicación del edificio está en Buenos Aires, en la Provincia del Santa, en el Departamento de Ancash, por lo que se encuentra en una zona sísmica 4. Según el RNE E.030 en el Capítulo 2.1 se obtiene su factor de zona igual a: Z = 0.
-TP(s) = 0.6 (Período que define la plataforma del factor C)
El edificio, que consta de 3 niveles, será utilizado como vivienda, edificación donde su uso es para fines académicos, por esto la ubicamos en la categoría C: Edificaciones Importantes. Por lo que se le asigna un factor de uso U = 1. I.7. SISTEMA ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO I.7.1. Sistemas estructurales y coeficiente básico de reducción de las Fuerzas Sísmicas ( Ro )
Si al aplicar las Tablas N.º 8 y 9 se obtuvieran valores distintos de los factores I^ a o I^ p para las dos direcciones de análisis, se deberá tomar para cada factor el menor valor entre los obtenidos para las dos direcciones. En nuestro edificio no presentará Irregularidades estructurales en altura, por esto se le asigna el factor I^ a = 1 Además, nuestro edificio no presentara Irregularidades estructurales en Planta, por esto se le asigna el factor I^ p = 1
I.7.4. Categoría de la Edificación e Irregularidad Según el RNE 0.30, Cap. 3.7.1, de acuerdo a la categoría de una edificación y la zona donde se ubique, ésta deberá proyectarse respetando las restricciones a la irregularidad de la Tabla N° 10 I.7.5. Coeficiente de Reducción de las Fuerzas Sísmicas “R” Según el RNE E.0.30. en el Cap. 3.8; el coeficiente de reducción de las fuerzas sísmicas se determinará como el producto del coeficiente Ro determinado a partir de la Tabla Nº 7 y de los factores I^ a ,^ I^ p obtenidos de las Tablas N.º 8 y N.º 9. El coeficiente de reducción de las fuerzas sísmicas (R) se determinará por R = R 0 ∗ I (^) a ∗ I (^) p = 7 ∗ 1 ∗ 1 = 7
Las cargas consideradas son carga muerta, carga viva y carga sísmica, las cuales detallamos a continuación. I.10.1. Carga Muerta: Según el RNE E.020, Cap.2. En el Articulo 4, se considerará el peso real de los materiales que conforman y los que deberán soportar la edificación, calculados en base a los pesos unitarios que aparecen en el Anexo 1 de la Norma. Peso de la losa aligerada 0.30 m de espesor = 420 kg/m^2 Además, en el Articulo 5, se considerará el peso de todos los tabiques, usando los pesos reales en las ubicaciones que indican los planos. Cuando exista tabiquería móvil, se aplicará lo indica- do en el Artículo 6 (6.3). Peso de acabados = 100 kg/m^2 Peso de tabiquería = 100 kg/m^2 I.10.2. Carga Viva: Según el RNE E.020, Cap.3.En el Articulo 6, se considerará la Carga Viva mínima repartida, usándose como mínimo los valores que se establecen en la Tabla 1 de la Norma, para los diferentes tipos de ocupación o uso, valores que incluyen un margen para condiciones ordinarias de impacto. Sobrecarga para Centros de educación = 250 kg/m^2
Además, en el Artículo 7, se considerarán las Cargas Vivas del techo, viento y otras prescritas a continuación. Las cargas vivas mínimas serán las siguientes: a) Para los techos con una inclinación hasta de 3° con respecto a la horizontal, 1,0 kPa (100 kgf/m2). Sobrecarga techo = 100 kg/m^2 I.11. COMBINACIONES DE CARGAS Según el RNE E.060, Cap 9.2, emplearemos las siguientes combinaciones: La resistencia requerida para cargas muertas (CM) y cargas vivas (CV) será como mínimo: 1.4 x Carga Muerta +1.7 x Carga Viva Si en el diseño se tuvieran que considerar cargas de sismo (CS), además de lo indicado anteriormente, la resistencia requerida será como mínimo: 1.25 x (Carga Muerta + Carga viva) + / - Carga Sísmica
La siguiente figura muestra el análisis matemático a seguir, la distancia entre ejes de columnas es de 3.9 m en el eje X, y de 7.65 m en el eje Y. La altura en el segundo piso es de 3.80m medida entre ejes de vigas. Los ejes 1 y 2 son paralelos al eje X, mientras que los ejes A, B, C, D, E, F y G son paralelos al eje Y.
Según la NTE 060 en su artículo 10.4.1.1 no se verifica deflexiones en losas aligeradas unidireccionales cuando se cumple que: Tenemos los espesores comerciales que se muestra en la siguiente tabla: Peralte De La Losa
ln 25 Ln: Longitud Mayor H: Peralte Calculamos el H de la losa: Ln = 7.65 m H = 0.306 m H = 0.30 m
Luego se determina el área tributaria para cada una de las columnas. ÁREAS TRIBUTARIAS DESCRIPCIÓ N
(m)
(m)
(m2) A1 2.08 3.97 8. A2 3.90 3.97 15. A3 3.90 3.97 15. A4 3.90 3.97 15. A5 3.90 3.97 15. A6 3.90 3.97 15. A7 2.07 3.97 8. A8 2.08 3.97 8. A9 3.90 3.97 15. A10 3.90 3.97 15. A11 3.90 3.97 15. A12 3.90 3.97 15. A13 3.90 3.97 15. A14 2.07 3.97 8. PESO SEGÚN CATEGORIA: CATEGORÍA PESO (kg/m2) A 1500 B 1300 C 1000 Según la Norma E.030, se utiliza la categoría A debido a que la edificación es un colegio, por lo tanto, corresponde a una edificación esencial. Datos : N° niveles : 3 niveles f'c: 210 kg/cm Como la edificación no posee eje central, no habrá columnas centrales, solo columnas excéntricas y esquinadas. COLUMNA ESQUINADA Y EXCÉNTRICA : A = P servicio x A x N 0.35 x f'c
C1 8.26 m2 0.51 m C2 15.48 m2 0.95 m C3 15.48 m2 0.95 m C4 15.48 m2 0.95 m C5 15.48 m2 0.95 m C6 15.48 m2 0.95 m C7 8.22 m2 0.50 m C8 8.26 m2 0.51 m C9 15.48 m2 0.95 m C10 15.48 m2 0.95 m C11 15.48 m2 0.95 m C12 15.48 m2 0.95 m C13 15.48 m2 0.95 m C14 8.22 m2 0.50 m Una vez obtenidas las áreas de cada columna, se procederá a seleccionar medidas adecuadas que se adapten a las necesidades del proyecto. Para las columnas esquinadas se ha seleccionado: 0.70m x 0.70 m Para las columnas excéntricas se ha seleccionado: 1.00m x 0.90 m Debido a que las vigas dependen de las dimensiones de las columnas, se realizará un reajuste para que estas no se vean perjudicadas. COLUMNAS EXCÉNTRICA: Estas es la sección con las primeras medidas Pero ahora se realiza un reajuste
Para la base de las vigas secundarias se considera 0.3h a 0.5h. Ya que se trata de una edificación con fines educativos que se encuentra en la zona 4, se ha considerado la mayor dimensión. h (0.3h)= 0,240 m h (0.5h)= 0,4 m Consideramos: b = 0,40 m. Debido a las medidas del predimensionamiento de las columnas analizadas anteriormente se consideró la viga principal de las siguientes dimensiones: VP= 0,50 m x 0,80 m b. VIGAS SECUNDARIAS Para las vigas secundarias se dimensionan considerando un peralte del orden de L/10 a L/ de luz libre. Ya que se trata de una edificación con fines educativos que se encuentra en la zona 4, se ha considerado la mayor dimensión: Ln: luz libre, entre caras interiores de columnas (m). Donde: "h", es el peralte de la viga Ln = 4,01 m h (Ln/12) = 0,334 m h (Ln/10) = 0,401 m Consideramos: h= 0,45m
Para la base de las vigas secundarias se considera 0.3h a 0.5h. Ya que se trata de una edificación con fines educativos que se encuentra en la zona 4, se ha considerado la mayor dimensión. h (0.3h) = 0,14 m h (0.5h) = 0,23 m Consideramos: h= 0,25m Debido a las medidas del predimensionamiento de las columnas analizadas anteriormente se consideró la viga secundaria de las siguientes dimensiones: VS= 0,45 m x 0,70 m I.1.4. ZAPATAS Para el predimensionamiento de las zapatas, vamos a necesitar de igual forma las áreas tributarias, pero como predominan la misma área para cada tipo de columna, se utilizarán solamente dos (excéntrica y esquinada), la ecuación que se utilizará para predimensionar la zapata será la siguiente: Az = P x A x N k x qadm Donde: Az : Área de zapata P: Peso según categoría K: coeficiente de seguridad qadm: capacidad de carga admisible Y se utilizarán los siguientes datos según las características del proyecto: SUELOS
